一種空分工藝換熱系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種空分工藝換熱系統，包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發器；所述冷凝蒸發器設有待冷卻氣體進口、冷卻液出口、以及流體進口和流體出口；所述精餾塔設有精餾液出口和換熱流體進口；所述冷凝蒸發器的流體進口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進口連接，所述流體進口和流體出口相通。本實用新型專利技術空分工藝換熱系統中，冷凝蒸發器安裝在精餾塔外部，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發器直接時間熱量交換，提高換熱系統的換熱效率。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種換熱系統，尤其涉及一種應用于空分工藝中的換熱系統。
技術介紹
隨著現代工業的發展，高純度的氧氣、氮氣及氬氣、氦氣等氣體被廣泛用于冶金、 化工、石油、機械、采礦、食品、軍事等工業部門。而在現有的技術中，通過空氣分離技術(簡稱空分)，獲得所需的氣體是最常見，也是最為成熟的工藝。其可利用空氣中各組分物理性質不同，采用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從而由空氣中分離出氧氣、氮氣，或同時提取氦氣、氬氣等稀有氣體的工藝方法。而現有空分工藝中，最常用的方法是深度冷凍法。在深度冷凍法中，主要的分離過程是采用多個精餾塔通過精餾工藝，利用各種氣體沸點不同，從而提取高純度的氮氣、氧氣、氬氣等氣體的工藝。在深度冷凍法中，一般通過帶有冷凝蒸發器的換熱系統，實現各種氣體組分氣、液態之間轉換，從而實現能量傳遞，提高經濟性，低溫操作條件。如中國專利申請號201010535961. 4的專利申請文件，公開的生產高純氮和低純氧的技術中，其氧塔和氮塔中均設有一個冷凝蒸發器，其通過所述的冷凝蒸發器實現精餾塔中的液體與外部空氣之間的轉換。然而，現有空分技術中，冷凝蒸發器一般裝于精餾塔內部，如圖1所示，冷凝蒸發器2安裝于精餾塔1中，氣體A由冷凝蒸發器2的上端進入，與所述精餾塔1中的液體B實現熱量交換后，成為液體A，從而兩種液體或氣體之間的能量交換。在實際操作中，只有當所述精餾塔1中的液體B累積到一定量，才能達到較好的熱量交換效果，這樣液體B的累積消耗大量時間，出產品時間使得空分提取氣體生產效率低下，而且這之間需要其他設備實現空氣由氣態至液態轉化，使得空分系統整體耗能大。
技術實現思路
本技術提供了一種空分工藝換熱系統，其目的在于克服上述現有空分技術中，只有當精餾塔中的液體累積到一定量時冷凝蒸發器才能實現較好的液體或氣體間換熱效果的缺陷。本技術空分工藝換熱系統通過以下技術方案實現其目的—種空分工藝換熱系統，其中包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發器；所述外接的冷凝蒸發器設置在精餾塔外部；所述冷凝蒸發器設有待冷卻氣體進口、冷卻液出口、 以及流體進口和流體出口，所述精餾塔設有精餾液出口和換熱流體進口 ；所述冷凝蒸發器的流體進口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進口連接。上述的空分工藝換熱系統，其中在所述冷凝蒸發器內，所述待冷卻氣體進口和冷卻液出口間設有冷卻管束，且所述待冷卻氣體進口和冷卻液出口通過所述冷卻管束密閉連接。上述的空分工藝換熱系統，其中所述冷卻管束采用傳熱材料制成。上述的空分工藝換熱系統，其中所述冷卻管束呈螺旋型。上述的空分工藝換熱系統，其中所述待冷卻氣體進口與流體出口位于所述冷凝蒸發器的上端；所述流體進口與冷卻液出口位于所述冷凝蒸發器的下端。上述的空分工藝換熱系統，其中所述助冷液出口位于所述精餾塔的塔釜底部。上述的空分工藝換熱系統，其中所述精餾塔的換熱流體進口位于所述精餾塔的中部或上部。采用本技術空分工藝換熱系統的優點在于本技術空分工藝換熱系統中，冷凝蒸發器安裝在精餾塔外部，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發器直接進行熱量交換，從而獲得更好的熱量交換效果，并提高換熱系統的工作效率，而且冷凝蒸發器安裝在精餾塔外部的設計，間接減小了精餾塔體積，使其工業生產時，使用更靈活。附圖說明圖1為現有空分工藝換熱系統中精餾塔和冷凝蒸發器的連接結構示意圖；圖2為本技術空分工藝換熱系統的結構示意圖。具體實施方式如圖2所示，一種空分工藝換熱系統，包括一個精餾塔1和一個接在所述精餾塔外部的冷凝蒸發器2 ；所述外接的冷凝蒸發器2設置在精餾塔1外部；所述冷凝蒸發器2設有待冷卻氣體進口 23、冷卻液出口 24、以及流體進口 25和流體出口 21 ；而所述精餾塔1設有精餾液出口 11和換熱流體進口 12，且所述冷凝蒸發器2的流體進口 25與所述精餾塔1的精餾液出口 11連接，冷凝蒸發器2的流體出口 21與所述精餾塔1的換熱流體進口 12連接。所述冷凝蒸發器2內部還設有冷卻管束3，且所述待冷卻氣體進口 23和冷卻液出口 M連接分別與所述冷卻管束3的兩端密閉連接。如圖2所示，使用時，氣體A由所述待冷卻氣體進口 23進入所述冷凝蒸發器2內， 而所述精餾塔1中的液體B由所述精餾液出口 11流出并由所述流體進口 25進入所述冷凝蒸發器2中。進入所述冷凝蒸發器2后的氣體A和液體B在所述冷凝蒸發器2的換熱單元 (注換熱單元為冷凝蒸發器的常規組件，且為本領域的技術人員的公知常識，因而在本專利文件中不再多做闡述)作用下，發生熱量交換，從而使氣體A冷凝成為液態，而液體B吸熱成氣態(或仍為液態，只是溫度升高了)。冷凝成液體的A有所述冷凝蒸發器2的和冷卻液出口 M出口進入空分系統其它組件中，而氣化后的B (或仍為液態)由所述冷凝蒸發器2的流體出口 21放出，并通過管道由所述精餾塔1上部或中部(所述上部、中部、下部為所述精餾塔1整體的位置而定義)的換熱流體進口 12重新進入所述的精餾塔1中參與精餾反應。 所述精餾液出口 11位于所述精餾塔的塔釜底部，而所述精餾塔1的換熱流體進口 12位于所述精餾塔1的中部或上部。如圖2所示，所述待冷卻氣體進口 23與流體出口 21位于所述冷凝蒸發器2的上端，而所述流體進口 25與冷卻液出口 M位于所述冷凝蒸發器2的下端。這樣使得進入所述冷凝蒸發器2的待冷卻的氣體A與由所述精餾塔1中放出的液體B在所述冷凝蒸發器2中走向呈交叉狀，從而提高氣體A與液體B的熱交換效率。圖2中，所述冷卻管束3由傳熱材料制成，而其管壁即傳熱面，所述冷卻管束3呈螺旋型可以最大限度的增加湍流效果，加大換熱效率。值得注意的是，在本技術的冷凝蒸發器中，所述的流體進口 25和流體出口 21 設有換熱管道連接，以及所述冷凝蒸發器中還包括用于實現換熱的鋁制翅片板及隔板等換熱的裝置，這些都為冷凝蒸發器的常規技術，并不是本技術的保護重點，因而未作過多闡述。采用上述設計的空分工藝換熱系統，使得精餾塔中的液體通入冷凝蒸發器直接實現熱量交換。從而避免了傳統冷凝蒸發器安裝在精餾塔中的技術方案中，由于精餾塔外殼容積大，需花費較長時間來累積精餾塔內的液體，從而將冷凝蒸發器浸泡于所述精餾塔的液體中，實現有效的熱量交換的問題。采用本技術可使待冷卻氣體與精餾塔中的液體獲得更好的熱量交換效果，提高換熱系統的工作效率，而且冷凝蒸發器安裝在精餾塔外部的設計，間接減小了精餾塔體積，使得精餾塔的制造更具靈活性，使用范圍更廣。以上對本技術的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本技術并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本技術進行的等同修改和替代也都在本技術的范疇之中。因此，在不脫離本技術的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本技術的范圍內。權利要求1.一種空分工藝換熱系統，其特征在于包括一個精餾塔和一個外接的冷凝蒸發器； 所述外接的冷凝蒸發器設置在精餾塔外部；所述冷凝蒸發器設有待冷卻氣體進口、冷卻液出口、以及流體進口和流體出口，所述精餾塔設有精餾液出口和換熱流體進口 ；所述冷凝蒸發器的流體進口與所述精餾塔的精餾液出口連接，冷凝蒸發器的流體出口與所述精餾塔的換熱流體進口連接。2.根本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：扈麗杰，
申請(專利權)人：上海啟元空分技術發展股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：